□潘艺

摘要：在多媒体cai课件中，视频是一种重要的多媒体元素。利用数字视频技术对视频材料进行编辑制作和加工处理，是多媒体课件开发中的重要一环。本文探讨了数字视频技术在多媒体cai课件制作中的应用，着重从数字视频处理硬件技术、数字视频采集与压缩、数字视频编辑三方面进行了阐述。

关键词：多媒体 数字视频处理 非线性编辑

引言

多媒体cai课件是由计算机对视频、音频、图像、动画、文字等进行处理，使之有机结合在一起成为应用于教学的信息载体。它突破了文字的限制，以更加自然、逼真的方式展示视听世界，对改善人机交互能力和知识表达能力起到了重要作用。

随着多媒体计算机性能的大幅度提高和视频技术的长足发展，数字视频技术在多媒体cai课件中得到了越来越广泛的应用。尤其在展示事实性知识及实时操作方面有着其他媒体无法比拟的优越性：(1)视频画面是真实世界的记录，使教学更富客观性和真实性。(2)其运动连续的特点有利于表现事物的相互关系，变抽象为形象，有利于学生对知识的理解和巩固。多媒体cai课件中的数字视频处理包括视频捕获、视频编辑、视频压缩/解压缩以及视频重放等环节。

一、数字视频处理硬件技术

pc机用来处理视频的硬件设备的功能包括：视频捕获、视频压缩、视频重放等。制作多媒体cai课件的计算机在处理数字视频时要求相应的硬件支持。

1.多媒体计算机主机

对数字视频进行处理的多媒体计算机需要较高的配置。cpu选用pⅱ/400以上，最好能达到pⅲ/500，内存不能低于128m，256kb以上二级cache，以提高整体速度和处理能力。硬盘最好选用scsi硬盘，平均存取时间要低于15ms，数据传输率要达到8000kb/s，这能较好地保证系统的稳定性。笔者选用市场上常见的7200rad/min的ide硬盘进行试验，无法保证稳定连续的采集和回放。

2.视频采集卡

视频采集卡又称视频捕捉卡，用它可获取数码化视频信息，并将其存储和播放出来。多媒体课件制作时需用到的视频素材多为模拟信号，将模拟信号转化变为计算机能识别的数字信号，多采用视频采集卡来完成。有些视频采集卡还提供硬压缩功能，采集速度快，可成功实现每秒30帧，全屏幕视频数字化捕捉。

视频采集卡按档次不同，有不同的采集精度。专业用视频采集卡信号损失微小，如德国pinnacle公司的targa3000专业视频采集卡，但价格昂贵。在多媒体课件制作中，推荐选用optibase公司的xprzsss视频采集卡，此卡可以将模拟视频压缩成标准的mpeg－1的vcd格式，并且价格低，性能稳定，图象效果较好。

3.显示卡

显示卡是完成将数字信号转换成模拟信号功能的部件。它有三项最基本的指标，即最大分辨率、色深和刷新频率。显示卡应选用显存在8mb以上的24bit或32bit真彩色卡，要支持directdraw，这样才能保证信号采集和监视的同步。

压缩/解压缩卡又称压缩/回放卡，是对动态视频图像进行实时压缩和回放的产品。在多媒体课件制作中，数字视频文件很大，而存储媒介的容量有限，因而必须对数字视频文件进行压缩。压缩/解压缩卡的特点是：压缩比越高，等效视频图像的质量越低，数据文件占用的存储空间越小。应根据需要综合考虑压缩后的文件质量、稳定性、价格、功能、易用性等因素选用适当的压缩卡/解压缩卡。

多媒体课件制作中的数字视频影像来源多为摄像机。摄像机分为模拟摄像机和数字摄像机。典型代表为betacam摄像机和dvcam摄像机。分解力、灵敏度和信噪比是衡量摄像机性能的三大技术指标，选购时应综合考虑。

由于模拟摄像机输出的是非数字格式的视频信号，原始影像在处理之前必须经过视频捕获卡采集和模/数转换，使其变为计算机可以接受的数字格式。

数字摄像机为新兴的摄像机，因其具有图象清晰，转录信号损失微小等优点，在课件制作系统中常用于拍摄实验演示资料片。高质量的视频源是高质量输出的前提。选用dv格式的数字摄像机，清晰度在500线，镜头和ccd的指标要高，以保证图象的最佳效果。选用带有dv数字输入/输出接口的数字摄像机，以保证与非线性编辑系统的数字无损传输。dv信号经dv接口无须进行转换和压缩，制作成本低，效果好。

二、数字视频捕获和压缩技术

视频捕获指利用视频卡从视频源获取模拟视频信号，并将其转变为数字视频信号的过程，通常称之为桌面视频（计算机视频）捕获。在多媒体cai课件制作中，常需要用该技术从信号源（摄像机等）采集视频影像进行编辑加工。

1.视频采集

视频捕获需要配备相应的视频输入设备，如摄像机、数码相机等；还需要视频捕获硬件——采集卡、采集压缩卡、1394卡和1394线及视频采集程序。视频采集程序可以是采集卡配套的应用程序，也可以是一个第三方厂家提供的应用程序。有的视频影像编辑软件的视频捕获（videocapture）是通过独立的程序完成（如mediastudio），而有的捕获是集成的（如premiere）。

视频采集卡是根据高速率下捕获不丢帧的能力来划分等级的，较高的速率会带来较好的影像质量。但是，当捕获速率设置得很高时视频采集卡在捕获过程中会发生丢帧现象。这时可以降低捕获数据的速率，而捕获到完整的帧。笔者在制作中发现视频捕获速率最好设置为每秒10帧。每秒10帧和每秒15帧的视频速率肉眼几乎看不出有什么差别，图象质量和平滑度都比较好，但前者的文件大小是后者的三分之二。视频捕捉的时候应以最大尺寸768×576捕捉，即videoformat中选择fullresolution和bothfields选项，使视频信号的每个象素点都被数字化，所有区域都被捕捉到。

2.视频压缩

在视频信号数字化过程中需要解决的一个问题是存储容量。由于未经压缩的视频信号占用的存储空间非常大，所以视频压缩是关键的一个环节。通过压缩减少图像所要求的数据量，节省存储空间，提高存取速度。视频压缩技术除了利用空间冗余、频谱冗余和心理视觉冗余对视频图像进行帧内压缩外，还利用相邻图像帧之间的相似性而产生的时间冗余对视频图像进行帧间压缩，进一步提高压缩效率。

(1)motion_jpeg压缩方式

motion－jpeg通过帧内编码的过程单独地压缩每一帧，可使用户随机存取压缩视频的任意帧，也可以实现以很小的压缩比采集全尺寸的视频源。它的易编辑性及优于其他压缩方式的视频品质，使现在大多数视频非线性编辑产品均采用该压缩方式。

(2)mpeg压缩方式

mpeg(运动图像专家组)压缩标准是专门用于处理运动视频的。除使用jpeg帧内编码外，还利用帧间编码消除各帧间冗余信息。mpeg的压缩包括三部分：mpeg视频压缩、mpeg音频压缩、mpeg系统压缩。

在多媒体cai课件制作中，常需要将文件刻录成vcd来保存。即需要将文件存储为mpeg－1标准。mpeg－1压缩算法以30帧/每秒、分辨率为350＊240的标准图像格式（sif）来处理ntsc视频信号；以25帧/秒、分辨率为352＊288的sif处理pal制式视频信号。mpeg压缩算法的压缩比可达200：1,其99％以上的数据要被丢掉。因此，mpeg压缩算法会导致图像细节的丢失而产生压缩失真，使压缩图像的质量有所下降。mpeg压缩图像的质量主要取决于视频输入图像的质量。因此要使mpeg图像的输出质量较好，应使用高质量的视频输入源。

三、数字视频编辑

在多媒体cai课件制作过程中，视频媒体的编辑加工是提高课件质量的重要环节。通过对采集压缩后的视频媒体进行编辑，如剪辑、切换、特效制作等，使视频课件更富感染力、表现力。随着数字视频技术和多媒体计算机技术的融入，数码视频影像处理在传统的视频编辑基础上，产生了一种全新的编辑技术——计算机非线性编辑技术。

1.非线性编辑技术特点及典型过程

非线性编辑是数码视频技术与多媒体计算机技术相结合的产物。这里的非线性是指能够随机地访问视频制作的素材而不受素材存放时间的限制，这是相对于传统的基于磁带的模拟视频编辑系统而言的。在非线性编辑中，计算机数字化地记录所有视频片断并将它们存储在硬盘上，由于计算机对媒体的交互性，人们可以对存储的数字化文件反复更新和编辑视频，方便快捷地完成剪辑、切换、数字特效等编辑工作。编辑完成后的视频课件即可保存在硬盘上或刻录成vcd保存。

典型的非线性编辑过程大致是：创建一个编辑的过程平台，将数字化的视频材料以拖曳的方式放入过程平台，这个平台可以自由设定视频展开的信息，可以逐帧展开，也可以逐秒展开，间隔可以选择。调用编辑软件提供的各种手段，诸如剪辑、重新排序、衔接素材、添加特效、运动叠加、中英文字幕等。这些过程的各种参数可反复任意调整，使用户便于对过程进行控制并对最终效果有所把握。

2.非线性编辑软件adobepremiere介绍

笔者在制作视频课件过程中，试用了几款非线性编辑软件，如videowave、premiere、mediastudio等。它们的主要功能可以概括为：(1)动态视音频信号采集；(2)视音频非线性编辑；(3)数字特技处理；(4)键控功能；(5)多种格式文件输入。通过对比，我最终选用了adobe公司的premiere软件。

adobepremiere6.0是一款功能强大的数字视频非线性编辑软件。它集模拟编辑系统的最佳特性和数字编辑所固有的精确控制特性于一身，具有与设备无关的特性，利用了计算机cpu处理能力的非实时技术。它的处理时间取决于视频分辨率、特技的复杂程度以及计算机的处理能力。一旦处理完成，就可以实时观看效果并重新编辑。

premiere支持全系列的windows产品，从win9x、win2000至windowsxp都可以很平稳地运行，机器配置要求也不苛刻，pii450以上即可运行，但它对内存的要求较高，装有premeire6.0的机器要求的最低内存为128mb。premiere支持最新的ieee－1394接口，也支持外挂插件和滤镜。

premiere有丰富的剪辑剪裁、特级应用、场景切换、字幕叠加、配音配乐等功能，能满足多媒体cai课件制作的编辑需求。经过premiere处理后的视频课件具有较好的视觉效果。

四、结语

在多媒体cai课件制作中，数字视频处理是一项重要技术。视频的制作效果在很大程度上反映了多媒体cai课件的水平。要提高视频的图像质量，应选择高质量的视频源及适当的硬件设备。为采集到良好的视频图像可适当降低捕获帧数并选择合适的视频压缩方式以节省存储空间。数字视频编辑软件建议选用adobepremiere6.0。随着数字视频处理技术的发展，新的硬件设备及采集压缩软件的推出，将会给多媒体cai课件带来新的生机和活力，创造出更加生动活泼的教学环境。

参考文献

[1]刘文开，丁启芬，刘远航，数码影像处理实用技术，沈阳：辽宁科学技术出版社，2000

[2]陆汝杰，祁黎明，陈帅，吴於人，网络视频技术与物理远程教育，物理与工程，2002(1)

[3]陆涛声，初探如何采集活动图像微电子技术，2001(10)

[4]王立新，杨卫红，数字视频技术在《城市市情演播系统》中的应用，太原理工大学学报，2001(1)

[5]张天鹏，多媒体课件制作系统硬件软件的配置方法，延边大学学报(自然科学版)，2000(12)

[6]陈惠芹，非线性编辑系统的性能及其视频卡的选择，陕西工学院学报，2000(12)

[7]晏阳，非线性编辑系统中的数字视频压缩技术，计算机应用，2000(4)